實驗八-干燥實驗課件

實驗八

干燥實驗一、基本原理干燥操作是采用某種方式將熱量傳給濕物料，使?jié)裎锪现袧穹郑ㄋ蛴袡C溶劑）蒸發(fā)分離的操作（固體物料中濕份除去）。

干燥操作同時伴有傳熱和傳質(zhì)

干燥實驗的目的是用來測定干燥曲線和干燥速率曲線。

2023/7/11一、基本原理干燥實驗是在恒定的干燥條件下進行什么是恒定的干燥條件——空氣的濕度、溫度、速度以及與物料接觸的狀況都不變。因此實驗為間歇操作。本實驗以熱空氣為加熱介質(zhì)，甘蔗渣濾餅為被干燥物。測定單位時間內(nèi)濕物料的質(zhì)量變化，實驗進行到物料質(zhì)量基本恒定為止。物料的含水量的表示方法：2023/7/12一、基本原理干燥過程：AB——預熱段；BC——恒速段（溫度為干燥介質(zhì)的濕球溫度）C點——臨界點，此點物料含水量為臨界含水量XCCD——降速段（內(nèi)部遷移<表面汽化，所以會出現(xiàn)干點）。2023/7/13一、基本原理干燥過程水分蒸發(fā)的過程2023/7/14一、基本原理干燥過程各階段機理濕物料因其有液態(tài)水的存在，將其置于恒定干燥條件下，則其表面溫度逐步上升直到近似等于熱空氣的濕球溫度tw，到達此溫度之前的階段稱為預熱階段。由于表面存有液態(tài)水，且內(nèi)部的水分迅速的到達物料表面，物料的溫度約均等于空氣的濕球溫度tw。這時，熱空氣傳給濕物料的熱量全部用于水分的氣化，蒸發(fā)的水量隨時間成比例增加，干燥速率恒定不變。此階段也稱為表面氣化控制階段。

2023/7/15一、基本原理在降速階段中，物料表面已無液態(tài)水的存在，物料內(nèi)部水分的傳遞速率低于物料表面水分的氣化速率，物料表面變干，溫度開始上升，傳入的熱量因此而減少，且傳入的熱量部分消耗于加熱物料，因此干燥速率很快降低，最后達到平衡含水量為止。在此階段中，干燥速率為水分在物料內(nèi)部的傳遞速率所控制，又稱之為內(nèi)部遷移控制階段。速階段和降速階段的交點為臨界點C，此時的對應含水量為臨界含水量XC。

2023/7/16一、基本原理1．干燥速率U2．物料的干基含水量X

3．恒速階段傳質(zhì)系數(shù)KH的求取

4．恒速階段物料表面與空氣之間的對流傳熱系數(shù)2023/7/17二、實驗裝置與流程1．實驗流程12435678910111213141516洞道式干燥器流程圖1．

加熱室2壓差計3銅電阻4干燥室前溫度計5濕球溫度計6干燥室7．電子天平8．物料架9．干燥室后溫度計10．儀表箱11．控溫儀12蝶閥13．風機14．放氣閥15風機出口溫度計16．孔板流量計2023/7/18二、實驗裝置與流程2023/7/19二、實驗裝置與流程2.測量參數(shù)

質(zhì)量：電子天平

時間：秒表

溫度：水銀玻璃溫度計（不變）

濕度：濕球溫度計（不變）

流速：孔板流量計（不變）2023/7/110三、實驗步驟1.

按通電源，開啟電子天平。預熱30分鐘，調(diào)零備用。2.將烘箱烘干的試樣置于電子天平上稱量，記下該絕干物的質(zhì)量GC。3.

用鋼尺量取物料的長度、寬度和厚度。4.

將物料加水均勻潤濕，使用水量約為2.5倍絕干物質(zhì)量GC。5.開啟風機，調(diào)節(jié)蝶閥至預定風速值，調(diào)節(jié)程序控溫儀約為85℃，而后打開加熱棒開關(guān)(三組全開)。待溫度接近于設定溫度，視情況加減工作電熱棒數(shù)目。

2023/7/111三、實驗步驟6.調(diào)節(jié)進風量的多少，并適當開啟排氣閥，用以維持實驗過程濕球溫度計指示值基本不變。觀察水分蒸發(fā)情況，及時向濕球溫度計補充水。7.

待各溫度計溫度指示值穩(wěn)定一段時間后，將濕物料放入干燥室內(nèi)，記錄起始濕物料質(zhì)量，同時啟動秒表開始記時。8.每隔2分鐘記錄一個質(zhì)量，直到蒸發(fā)的水量非均勻的下降，改為2.5分鐘記錄一個質(zhì)量，記錄約2—3個數(shù)據(jù)。以后約3分鐘記錄一個質(zhì)量，直到試樣幾乎不在失重為止，表明此時所含水分為平衡水分。9.實驗結(jié)束，依次關(guān)閉電子天平、加熱棒、風機開關(guān)。2023/7/112四、思考題

1.為什么在操作中要先開鼓風機送氣，而后通電加熱？先開風機是為了避免空氣不流通而燒壞電加熱器。3.試分析在實驗裝置中，將廢氣全部循環(huán)可能出現(xiàn)的后果？如果將廢氣全部循環(huán)，水分將不能由實驗裝置中排出。這樣直到熱氣流中水分達到一定含量，氣流水分的分壓不再小于干燥物料水分的分壓，會導致干燥介質(zhì)為水氣所飽和，推動力為零，氣流就不能將汽化的水汽帶走，干燥就無法進行。2023/7/113四、思考題2.如果氣流溫度不同時，干燥速率曲線有何變化？

干燥速率的定義：恒速干燥階段：濕物料在恒速干燥條件下進行時，物料表面的濕度θ等于空氣的濕球溫度tw，當tw為定值時，物料表面的空氣濕含量HW也為定值。由于物料表面和空氣間傳熱和傳質(zhì)過程與測濕球溫度時的情況基本相同。所以而干燥是在恒定空氣條件下進行的。故隨空氣條件而變的α和kH均保持恒定不變，而且（t—tw）和（HW-H）2023/7/114四、思考題也為恒定值。由此可知：濕物料和空氣間的傳熱速率及傳質(zhì)速率均保持不變。即濕物料以恒定速率向空氣中、氣化水分。而且此階段，空氣傳給濕物料的濕熱恰好等于水分氣化所需的汽化熱，即

由此可知，在第一階段——恒速干燥階段，U隨氣流溫度升高而增大。降速干燥階段：由于降速干燥階段速率取決于物料本身結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸，而與干燥介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)無關(guān)，因此變化不大。2023/7/115四、思考題4.某些物料在熱氣流中干燥，希望熱氣流相對濕度要??；某些要在相對濕度較大的熱氣流中干燥，為什么？在化工生產(chǎn)中，由于被干燥物料的形狀和性質(zhì)各不相同，對于干燥后的產(chǎn)品要求也不盡相同，因此對于干燥介質(zhì)的要求也不同。對于需要在熱氣流中干燥的物料，如果希望干燥過程的平均推動力較大，干燥介質(zhì)水汽的分壓較小，有一個較大的干燥速率。以較快完成干燥操作，則希望熱氣流相對濕度要??；相反，如果需要減少空氣消耗量及傳熱量，降低操作費用，則可在相對濕度較大的熱氣流中干燥。2023/7/116四、思考題5物料厚度不同時，干燥速率曲線又如何變化？AB——預熱段；與物料厚度無關(guān)；BC——恒速段，與物料厚度也無關(guān)；C點——臨界點，物料越厚，XC越大CD—降速段，由于是同一物料，物料越厚，X*不變，但C’D將在CD曲線下方。6濕物料在70℃～80℃的空氣流中經(jīng)過相當長時間的干燥，能否得到絕干物料？不能。當物料中所含水分降至平衡含水量時，干燥過程終止。2023/7/117物料中總水分：平衡水分+自由水分（平衡水分隨物料性質(zhì)和溫度而異）物料中總水分=結(jié)合水分+非結(jié)合水分對水蒸氣-空氣系統(tǒng)，不飽和空氣：t>tas=tw>td飽和空氣：t=tas=tw=td2023/7/118恒定的干燥條件是指干燥介質(zhì)的＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿以及＿＿＿＿＿＿＿＿不變。精餾設計中，當回流比增大時所需理論板數(shù)________，同時蒸餾釜中所需加熱蒸汽消耗量_________，塔頂冷凝器中冷卻介質(zhì)消耗量________，所需塔徑_________。（減小、增大、不變）在恒壓過濾實驗中，測定的過濾常數(shù)有＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。恒定干燥條件下的干燥速率曲線一般包括_____________和___________階段，其中兩干燥階段的交點對應的物料含水量稱為_______________。壓力______，溫度_____，將有利于解吸的進行。(減小或升高)2023/7/119在蒸氣—空氣間壁換熱過程中，為強化傳熱，下列方案中的＿＿＿＿在工程上可行。A采用過熱蒸氣以提高蒸汽溫度；B提高蒸氣流速；C在蒸氣一側(cè)管壁加裝翅片，增加冷凝面積；D提高空氣流速；精餾實驗開工時采用的Ｒ為＿＿＿＿。A最小回流比；

B某個確定的回流比；C全回流；

D以上各條均可；實驗室用水吸收空氣中的氨，基本上屬于＿＿＿＿。A氣膜控制；

B液膜控制；

C兩相擴散控制；10干燥操作過程要保證空氣流速、溫度不變的原因為＿＿＿＿。A干燥進行的徹底；

B干燥速度快；C保證干燥條件恒定；

D干燥物料不受損2023/7/120離心泵在任何管路系統(tǒng)中所輸送液體的流量不會超過泵名牌上的額定流量。＿＿＿＿干燥過程中區(qū)分可除水分和不可除去水分的分界點是平衡濕含量。＿＿＿＿在對流傳熱系數(shù)測定實驗中，如果空氣走管內(nèi)(αi)，飽和水蒸汽走管外(α0)，此時α0≈K。＿＿＿＿乙醇—水體系板式精餾塔只要增加塔板數(shù)（塔高）最終將得到98%(質(zhì)量分率)以上乙醇。＿＿＿＿在恒壓板框過濾實驗中不改變板框數(shù)，增加過濾壓力所得濾液體積將增加。＿＿＿＿2023/7/1212.離心泵為什么要在出口閥門關(guān)閉的情況下啟動電機？防止離心泵里的液體漏掉；因為此時離心泵的功率最小，開機噪音小因為此時離心泵的功率最小，即電機電流為最小保證離心泵的壓頭穩(wěn)定2.為什么干燥操作過程要保證空氣流速、溫度不變？干燥進行的徹底

干燥速度快保證干燥條件恒定干燥物料不受損2023/7/1221、

請分別寫出測量流量、溫度的儀表各三個。流量計：孔板輪流量計、轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計溫度計：玻璃液體溫度計、熱電阻溫度計、熱電偶溫度計。2、

在傳熱實驗中的用飽和水蒸汽加熱空氣，你所測的傳熱管的壁溫是接近蒸汽的溫度還是空氣的溫度？解釋其原因。

傳熱管的壁溫接近蒸汽的溫度。因為傳熱過程中，蒸汽的傳熱膜系數(shù)遠遠大于空氣的傳熱膜系數(shù)，因此蒸汽側(cè)的熱阻遠遠小于空氣側(cè)的熱阻，壁溫接近蒸汽的溫度。3、在本實驗室的精餾實驗過程，打開回流閥，卻沒有回流，試分析原因并提出解決的方法。（1）可能回流閥開得太大，而冷凝回流液不足：應關(guān)小回流閥，檢查冷卻水是否正常，適當開大冷卻水閥。（2）可能是回流管存在不凝性氣體，應作排不凝性氣體處理。2023/7/123某填料塔用水吸收空氣中的氨氣，當液體流量和進塔氣體的濃度不變時，增大混合氣體的流量，此時仍能進行正常操作，則尾氣中氨氣的濃度______A____。A．增大B.減少C.不變D.不確定在干燥實驗中，提高空氣的進口溫度則干燥速率______A________;若